JP6206320B2 - クラッチの制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、互いに対向した係合要素を接触させることにより、各係合要素をトルク伝達可能に連結するように構成されたクラッチの制御装置に関するものである。

特許文献１には、エンジンとモータとを駆動力源としたハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両は、モータの動力のみを駆動力源として走行するＥＶ走行モード時に、エンジンを動力伝達系統から切り離すことができるように構成されている。具体的には、エンジンとモータとがクラッチを介して連結されている。そのクラッチは、従来知られている乾式の単板クラッチであって、軸線方向に移動するように設けられてプレッシャープレートとフライホイールとの間にクラッチディスクを配置しており、そのプレッシャープレートにダイアフラムスプリングのばね力を作用させるように構成されている。さらに、ダイアフラムスプリングがプレッシャープレートを押圧する荷重を低減するように、ダイアフラムスプリングの内周部を軸線方向に押圧する油圧アクチュエータが設けられている。したがって、油圧アクチュエータによりダイアフラムスプリングを押圧する荷重が小さいときには、クラッチディスクがプレッシャープレートとフライホイールとに挟まれてトルクを伝達し、油圧アクチュエータによりダイアフラムスプリングを押圧する荷重が大きいときには、プレッシャープレートがクラッチディスクから離隔することにより、トルクの伝達が遮断される。

上述したように構成されたクラッチは、エンジンとモータとのトルクを完全に伝達する完係合状態と、そのトルクの伝達を遮断する完解放状態とに加えて、スリップさせながらトルクを伝達させることができるように構成されている。したがって、クラッチディスクとプレッシャープレートまたはフライホイールとの摩擦面は、不可避的に摩耗する。そのように摩擦面が摩耗すると、プレッシャープレートがクラッチディスクに係合し始める位置が変化し、または完係合状態でのプレッシャープレートの位置が変化するので、クラッチの制御性が低下する可能性がある。そのため、特許文献１には、プレッシャープレートがクラッチディスクを完全に係合させる際における油圧アクチュエータの移動量をクラッチの係合または解放を制御する基準点とし、その移動量が変化した場合に、その移動量分、上記基準点を補正する制御装置が記載されている。

特開２０１０−１４３３６５号公報

特許文献１に記載されたクラッチのような構成では、完解放状態におけるプレッシャープレートとクラッチディスクとのクリアランス量が大きいと、プレッシャープレートを移動させ始めてからクラッチディスクに接触するまでの時間が長くなり、その分、制御応答性が低下する可能性がある。一方、クラッチディスクは、円周方向または径方向もしくは軸線方向での質量のバランスが一律ではなく、その結果、クラッチディスクが回転することによりクラッチディスクが面振れする可能性がある。そのため、上述したように制御応答性が低下することを抑制するために、完解放状態におけるプレッシャープレートとクラッチディスクとのクリアランス量を小さくすると、クラッチディスクが面振れすることにより、意図しないトルクの伝達が生じる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、制御応答性の低下を抑制することができるとともに、係合要素が意図せずにトルクを伝達することを抑制することができるクラッチの制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、軸線方向に移動することができる第１係合要素を、該第１係合要素と軸線方向に対向しかつ前記第１係合要素と相対回転可能に配置された第２係合要素に接触させることにより、前記各係合要素をトルク伝達可能に連結するように構成されたクラッチの制御装置において、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが接触し始める際の第１係合要素の係合開始位置を、前記各係合要素におけるいずれか一方の係合要素の回転数に応じて学習する学習手段を備え、前記学習手段は、前記一方の係合要素の回転数を所定の回転数の幅の領域に区分し、該区分された領域毎に前記第１係合要素の係合開始位置を学習するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記学習手段は、該学習手段により前記第１係合要素の係合開始位置を学習してから、予め定められた所定の期間が経過した後に、再度、前記第１係合要素の係合開始位置を学習するように構成されていることを特徴とするクラッチの制御装置である。

この発明によれば、第１係合要素が軸線方向に移動して第２係合要素に接触することによりトルクが伝達されるようにクラッチが構成されている。また、第１係合要素や第２係合要素は、回転数に応じて不可避的に面振れが生じる。そのため、第１係合要素や第２係合要素が面振れした際であっても、第１係合要素と第２係合要素とが意図せずに接触することを抑制するために、第１係合要素と第２係合要素とが接触し始める際の第１係合要素の係合開始位置を、いずれか一方の係合要素の回転数に応じて学習するように構成されている。したがって、第１係合要素と第２係合要素とが接触し始める際の第１係合要素の位置を、第１係合要素または第２係合要素の面振れ量を考慮して学習することができる。その結果、第１係合要素と第２係合要素とを離隔させる状態を維持する際に、意図せずに第１係合要素と第２係合要素とが接触することがない範囲で、かつ第１係合要素を第２係合要素に接近させることができる。そのため、第１係合要素を第２係合要素に接触させる際における制御応答性を向上させることができるとともに、意図しないトルクの伝達が生じることを抑制することができる。

また、第１係合要素と第２係合要素とが接触し始める際の第１係合要素の係合開始位置を学習してから予め定められた所定の期間が経過した後に、再度、その係合開始位置を学習することにより、経時変化に伴って第１係合要素または第２係合要素の面振れ量が変化した場合や接触面が摩耗した場合などの、経時変化による制御応答性の低下や意図せずにトルクが伝達されることを抑制することができる。

さらに、一方の係合要素の回転数を所定の回転数の幅の領域に区分して、その区分された領域毎に第１係合要素の係合開始位置を学習することにより、学習制御が煩雑となることを抑制することや、第１係合要素が頻繁に駆動させられることを抑制することができる。

この発明に係るクラッチの制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 学習制御を実行するために区分されたインプットシャフトの回転数の領域を示す図表である。 クラッチの係合開始位置を学習する制御の一例を説明するためのフローチャートである。 学習制御を実行した際における第１ピストンの移動量およびレゾルバにより検出される位相の変化を示すタイムチャートである。 この発明で対象とするクラッチを備えた車両の一例を示すスケルトン図である。 動力分割機構および減速機構における各回転要素の運転状態を説明するための共線図である。 クラッチの一例を説明するための断面図である。 この発明で対象とするクラッチを備えた車両の他の構成を示すスケルトン図である。

この発明におけるクラッチは、軸線方向に移動することができる第１係合要素を、その第１係合要素と軸線方向に対向しかつ第１係合要素と相対回転可能に配置された第２係合要素に接触させることにより、各係合要素をトルク伝達可能に連結するように構成されたものであって、そのように構成されたクラッチを備えた車両の一例を図５に模式的に示している。図５に示す車両は、エンジン１と、二つのモータ・ジェネレータ２，３とを駆動力源として備えたハイブリッド車両であり、エンジン１の出力軸４にクラッチＫ0 を介して動力分割機構５が連結されている。この動力分割機構５は、従来知られているツーモータタイプのハイブリッド車両における動力分割機構と同様に構成されており、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。具体的には、サンギヤ６と、そのサンギヤ６に噛み合う複数のピニオンギヤ７を自転および公転可能に保持するキャリヤ８と、サンギヤ６と同心円上に配置されるとともに各ピニオンギヤ７に噛み合うリングギヤ９とにより遊星歯車機構が構成され、そのサンギヤ６に第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が連結され、一方の端部がクラッチＫ0 に連結されたインプットシャフト１０が、キャリヤ８に連結されている。そして、リングギヤ９には、外歯歯車である出力ギヤ１１が連結されている。また、上記インプットシャフト１０と平行にカウンタシャフト１２が配置されており、そのカウンタシャフト１２の一方の端部に、上記出力ギヤ１１と噛み合うカウンタドリブンギヤ１３が連結され、他方の端部に、デファレンシャルギヤ１４におけるリングギヤ１５に噛み合うカウンタドライブギヤ１６が連結されている。そのデファレンシャルギヤ１４には、車幅方向に延出するドライブシャフト１７が連結されている。

上述した動力分割機構５は、エンジン１の出力トルクをドライブシャフト１７に伝達する場合には、キャリヤ８が入力要素となり、サンギヤ６が反力要素となり、リングギヤ９が出力要素となる。したがって、エンジン１から動力分割機構５にトルクが伝達された際に、サンギヤ６に作用するトルクに対抗して第１モータ・ジェネレータ２からトルクを出力する。そのため、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が増大するように第１モータ・ジェネレータ２からトルクを出力する場合には、その第１モータ・ジェネレータ２から出力された動力の分、エンジン１から出力された動力が増大させられてリングギヤ９に伝達され、それとは反対に、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が低下するように第１モータ・ジェネレータ２からトルクを出力する場合には、エンジン１から出力された動力の一部が第１モータ・ジェネレータ２により回生されるので、その分、エンジン１から出力された動力が低下させられてリングギヤ９に伝達される。なお、第１モータ・ジェネレータ２は、従来知られている三相式の同期電動機であって、図示しないバッテリから電力が供給され、上記のように回生する際には、その回生されたエネルギーに応じた電力がバッテリに充電されるように構成されている。

上述したように第１モータ・ジェネレータ２を制御することにより、エンジン１の運転点を連続的に変更することができるので、エンジン１の燃費が良好となるように第１モータ・ジェネレータ２の回転数が制御される。一方、第１モータ・ジェネレータ２が力行制御される際には、エンジン１から出力された動力が増大させられてリングギヤ９に伝達され、第１モータ・ジェネレータ２が回生制御される際には、エンジン１から出力された動力が減少させられてリングギヤ９に伝達される。

そのため、図５に示す車両は、上述したようにエンジン１の動力が第１モータ・ジェネレータ２により変化させられた分の動力を、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３から出力するように構成されている。具体的には、インプットシャフト１０と同軸上に第２モータ・ジェネレータ３が配置され、その第２モータ・ジェネレータ３に連結された減速機構１８を介して第２モータ・ジェネレータ３から出力された動力が出力ギヤ１１に伝達するように構成されている。この減速機構１８は、シングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されており、第２モータ・ジェネレータ３がサンギヤ１９に連結され、そのサンギヤ１９に噛み合う複数のピニオンギヤ２０を自転可能に保持するキャリヤ２１が、ハウジングなどの固定部２２に連結され、リングギヤ２３が出力ギヤ１１に連結されている。したがって、第２モータ・ジェネレータ３から出力されたトルクが反転させられて出力ギヤ１１に伝達されるように構成されている。なお、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３には、それぞれロータの位相を検出するためのレゾルバ２４，２５が付設されている。また、各モータ・ジェネレータ２，３の出力軸２６，２７は中空状に形成され、インプットシャフト１０に嵌合している。そして、インプットシャフト１０の端部には、メカオイルポンプ２８が連結されている。

上述した第２モータ・ジェネレータ３は、第１モータ・ジェネレータ２と同様に三相式の同期電動機により構成されている。そして、第１モータ・ジェネレータ２が力行制御された場合には、その第１モータ・ジェネレータ２から出力された動力分を回生するように第２モータ・ジェネレータ３が制御され、それとは反対に第１モータ・ジェネレータ２が回生制御された場合には、その第１モータ・ジェネレータ２が回生した動力分を出力するように第２モータ・ジェネレータ３が制御される。

上述したようにエンジン１から出力された動力をドライブシャフト１７に伝達して走行する際には、各モータ・ジェネレータ２，３のいずれか一方が力行制御されて動力を加える。したがって、以下の説明では、エンジン１から出力された動力をドライブシャフト１７に伝達して走行するモードを、ＨＶ走行モードと記す。

図５に示す車両は、上記ＨＶ走行モードに加えて第２モータ・ジェネレータ３から出力された動力のみをドライブシャフト１７に伝達して走行するＥＶ走行モードを設定することができるように構成されている。そのようにＥＶ走行モードを設定して走行させる際には、エンジン１を停止させることができるので、燃費を良好にすることができる。

一方、ＥＶ走行モード時には、第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクが動力分割機構５に伝達される。そのように動力分割機構５にトルクが伝達されたときには、クラッチＫ0 を係合していると、エンジン１の慣性トルクが第１モータ・ジェネレータ２の慣性トルクよりも大きいので、エンジン１が停止した状態を維持しつつ、第１モータ・ジェネレータ２が回転させられる。したがって、第１モータ・ジェネレータ２を回転させる分の動力損失が生じるので、図５に示す車両は、ＥＶ走行モード時に、クラッチＫ0 を解放させることができるように構成されている。このようにクラッチＫ0 を解放させることにより、第１モータ・ジェネレータ２は、その第１モータ・ジェネレータ２の構造などから定まるコギングトルクにより停止した状態を維持して、インプットシャフト１０が回転するので、動力損失を低減することができる。以下の説明では、クラッチＫ0 を解放し、かつ第２モータ・ジェネレータ３のみから動力を出力して走行するモードを切り離しＥＶ走行モードと記し、クラッチＫ0 を係合し、かつ第２モータ・ジェネレータ３のみから動力を出力して走行するモードを通常ＥＶ走行モードと記す。

上述したＥＶ走行モードは、第２モータ・ジェネレータ３の動力のみで走行するため、ＨＶ走行モードよりも出力することができる駆動力が小さい。また、第２モータ・ジェネレータ３の特性や耐久性などによる制限により、走行可能な車速が、ＨＶ走行モードよりも低い。そのため、要求駆動力が比較的大きくまたは車速が比較的高いことによりＨＶ走行モードに切り替わる可能性が高いときに、通常ＥＶ走行モードを設定する。

図６には、それら各走行モードを設定した際における動力分割機構５および減速機構１８の各回転要素の運転状態を共線図に示している。図６に示す共線図は、動力分割機構５におけるサンギヤ６およびキャリヤ８ならびにリングギヤ９、減速機構１８におけるサンギヤ１９およびキャリヤ２１ならびにリングギヤ２３を縦線で示し、それらの間隔を動力分割機構５および減速機構１８を構成している遊星歯車機構のギヤ比に対応する間隔とし、さらにそれぞれの縦線の上下方向を回転方向、その上下方向での位置を回転数としたものである。図６で「切り離し」と記載してある線は、切り離しＥＶ走行モードでの動作状態を示しており、この走行モードでは、第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能させてその動力で走行し、エンジン１はクラッチＫ0 が解放させられて動力伝達系統から切り離されて停止しており、また第１モータ・ジェネレータ２も停止している。したがって、サンギヤ６の回転が止まっており、これに対してリングギヤ９が出力ギヤ１１と共に正回転して、キャリヤ８はリングギヤ９の回転数に対して遊星歯車機構のギヤ比に応じて減速させられた回転数で正回転する。

また、図６で「通常」と記載してある線は、通常ＥＶ走行モードでの動作状態を示しており、この走行モードでは、第２モータ・ジェネレータ３の動力で走行し、かつエンジン１は停止させられるから、キャリヤ８が固定されている状態で、リングギヤ９が正回転し、かつサンギヤ６が逆回転する。この場合は、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させることもできる。

さらに、図６で「ＨＶ」と記載してある線は、ＨＶ走行モードでの走行状態を示しており、クラッチＫ0 が係合させられた状態でエンジン１が駆動力を出力しているからキャリヤ８にはこれを正回転させる方向にトルクが作用している。この状態で、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させることにより、サンギヤ６には逆回転方向のトルクが作用する。その結果、リングギヤ９にはこれを正回転させる方向のトルクが現れる。またこの場合、第１モータ・ジェネレータ２で発電された電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されて第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能し、その駆動力が出力ギヤ１１に伝達される。したがって、ＨＶ走行モードでは、エンジン１が出力した動力の一部が動力分割機構５を介して出力ギヤ１１に伝達されるとともに、残余の動力が第１モータ・ジェネレータ２によって電力に変換されて第２モータ・ジェネレータ３に伝達された後、第２モータ・ジェネレータ３から機械的な動力に再変換させられて出力ギヤ１１に伝達される。

なお、いずれの走行モードにおいても、減速時など積極的に駆動力を出力する必要がない場合には、いずれかのモータ・ジェネレータ２，３が発電機として機能させられてエネルギ回生が行われる。また、ＨＶ走行モードにおいては、上記モータ・ジェネレータ２，３に加えてエンジン１のポンピングロスなどによるエンジンブレーキ力を作用させることもできる。さらに、ＨＶ走行モード時に駆動力を出力して走行する際には、上記第１モータ・ジェネレータ２により発電されて第２モータ・ジェネレータ３に供給される電力に加えて、蓄電装置から第２モータ・ジェネレータ３に電力を供給することもできる。

つぎに、ＨＶ走行モードまたは通常ＥＶ走行モードから切り離しＥＶ走行モードに切り替える際に解放させられるクラッチＫ0 の一例を、図７に示す断面図を参照して説明する。図７に示すクラッチＫ0 は、出力軸４にボルト２９によって一体化されたフライホイール３０と、そのフライホイール３０に対向して配置された環状のプレッシャープレート３１とによって、インプットシャフト１０にトーショナルダンパ３２を介して連結されたクラッチディスク３３を挟み付けるように構成されている。このようにプレッシャープレート３１とフライホイール３０とによりクラッチディスク３３を挟み付けることによりトルクが伝達される。すなわち、プレッシャープレート３１とフライホイール３０とによりクラッチディスク３３を挟み付ける挟圧力に応じた伝達トルク容量となる。なお、プレッシャープレート３１は、フライホイール３０に図示しないリベットによって一体化されたクラッチカバー３４によって覆われており、クラッチカバー３４と一体に回転しかつ軸線方向に移動することができるように、ストラッププレート３５によりクラッチカバー３４に連結されている。また、クラッチディスク３３の両面には、それぞれ摩擦材３６，３７が連結されている。なお、上記のプレッシャープレート３１がこの発明における第１係合要素に相当し、クラッチディスク３３および摩擦材３６，３７がこの発明における第２係合要素に相当する。

そして、図７に示すクラッチＫ0 は、ダイアフラムスプリング３８の弾性力によりプレッシャープレート３１がクラッチディスク３３側に押圧されるように構成されている。具体的には、ダイアフラムスプリング３８の外周部が、プレッシャープレート３１と一体となって軸線方向に移動するように連結され、内周部が、ダイアフラムスプリング３８の反力を受けまたは弾性力を低下させるためのレリーズ機構３９が連結され、中周部が、クラッチカバー３４に設けられた二つのピポットリング４０に挟まれて保持されている。すなわち、図７に示すダイアフラムスプリング３８は、外周部が作用点となり、中周部が支点となり、内周部が力点となっている。そして、図７に示すダイアフラムスプリング３８は、プレッシャープレート３１がフライホイール３０に接近するように、常時、荷重をプレッシャープレート３１に作用させるように構成されており、その荷重を低下させるようにレリーズ機構３９により内周部を押圧するように構成されている。

ここで、図７に示すレリーズ機構３９の構成を説明する。図７に示す例では、モータ４１から動力が伝達されて前後動する第１ピストン４２と、一方の端部が開口しかつ第１ピストン４２が挿入された第１シリンダ４３とを備えている。そして、第１ピストン４２が第１シリンダ４３における開口部に接近するように移動することにより、第１シリンダ４３に封入されているオイルが押圧されて第１シリンダ４３から出力されるように構成されている。この第１シリンダ４３の開口部には、油路４４の一方の端部が連結されており、その油路４４の他方の端部に、第２シリンダ４５が連結されている。したがって、第１シリンダ４３から出力されたオイルが第２シリンダ４５に供給される。その第２シリンダ４５には、軸線方向に移動するように第２ピストン４６が挿入されており、第１シリンダ４３から出力されたオイルが、第２シリンダ４５に供給されることにより、第２ピストン４６が移動させられる。また、第２ピストン４６の端部には、ベアリング４７を介してダイアフラムスプリング３８が連結されている。そのため、第２ピストン４６が軸線方向に移動することによりダイアフラムスプリング３８の内周部が押圧されて、プレッシャプレート３１とフライホイール３０とがクラッチディスク３３を挟み付ける荷重が低下させられる。すなわち、伝達トルク容量が低下させられる。なお、第１ピストン４２が第１シリンダ４３の開口部から離隔するようにモータ４１を駆動させた場合には、第１シリンダ４３の内圧が低下することにより、第２シリンダ４５から第１シリンダ４３に向けてオイルが流動し、その結果、第２ピストン４６がダイアフラムスプリング３８から離隔するように移動する。

上述したレリーズ機構３９は、モータ４１の位相に応じて第１ピストン４２の位置が定まる。したがって、第１ピストン４２の位置を制御することによりダイアフラムスプリング３８の外周部の位置を制御すること、すなわち、プレッシャープレート３１の位置を制御することができる。そのように制御することによりクラッチＫ0 の伝達トルク容量を制御することができる。そのため、図７に示す例では、第１ピストン４２の位置を検出するセンサ４８を設け、そのセンサ４８により検出された信号に基づいてモータ４１を制御して、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を制御するように構成されている。

なお、この発明におけるクラッチは、図７に示すクラッチＫ0 に限定されず、従来知られている乾式もしくは湿式のいずれであってもよく、また単板式あるいは多板式のいずれであってもよい。さらに、この発明におけるクラッチは、要は伝達トルク容量を制御することができるように構成されていればよく、係合および解放の状態に切り替える構成は、図７に示すレリーズ機構３９と同様の構成に限らず、油圧アクチュエータや電磁アクチュエータなどであってもよい。

また、図５に示す車両は、エンジン１および各モータ・ジェネレータ２，３ならびにモータ４１を制御する電子制御装置４９を備えている。この電子制御装置４９は、マイクロコンピュータを主体としたものであって、上記センサ４８や各レゾルバ２４，２５などから信号が入力され、その入力された信号および予め記憶されたデータなどに基づいてエンジン１や各モータジェネレータ２，３ならびにモータ４１に信号を出力するように構成されている。

上述したように図７に示すクラッチＫ0 は、切り離しＥＶ走行モード時に、レリーズ機構３９がダイアフラムスプリング３８を押圧して、プレッシャープレート３１をクラッチディスク３３から離隔させる。そのようにプレッシャープレート３１をクラッチディスク３３から離隔させた状態で、図示しないアクセルペダルが踏み込まれるなどしてＨＶ走行モードに切り替える際には、プレッシャープレート３１をクラッチディスク３３に係合させる。したがって、切り離しＥＶ走行モード時には、走行モードの制御応答性を向上させるために、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とのクリアランス量が比較的少ないことが好ましい。

一方、上述したようにクラッチディスク３３は、インプットシャフト１０に連結されており、また、図６に示すように切り離しＥＶ走行モード時には、インプットシャフト１０に連結されたキャリヤ８が回転させられる。したがって、切り離しＥＶ走行モード時には、クラッチディスク３３が回転する。また、クラッチディスク３３は、トーショナルダンパ３２を介してインプットシャフト１０に連結され、そのクラッチディスク３３とトーショナルダンパ３２とを構成する部材の軸線方向または円周方向あるいは半径方向での質量の分布が一律ではなく、さらに剛性も異なる。そのため、プレッシャープレート３１をクラッチディスク３３から離隔させている状態で、インプットシャフト１０が回転すると、クラッチディスク３３が面振れする可能性がある。特に、ＥＶ走行モードが設定されるような低車速時には、インプットシャフト１０の回転数が増大するにつれてクラッチディスク３３が面振れする量（以下、面振れ量と記す。）が大きくなる。

また、クラッチＫ0 は、個体差などに応じてプレッシャープレート３１がクラッチディスク３３に接触し始める際の第１ピストン４２の位置が異なる。さらに、上述したようにクラッチＫ0 は、プレッシャープレート３１とフライホイール３０とでクラッチディスク３３を挟み付ける挟圧力を変更することにより、伝達トルク容量を変更することができるので、スリップさせながらトルクを伝達する場合がある。そのため、クラッチディスク３３、より具体的には、摩擦材３６，３７が摩耗する可能性があり、プレッシャープレート３１がクラッチディスク３３に接触し始める際の第１ピストン４２の位置が変化する場合がある。

そのため、切り離しＥＶ走行モード時におけるプレッシャープレート３１の位置（以下、待機位置と記す。）を定めるために、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが係合し始める際の第１ピストン４２の位置を、インプットシャフト１０の回転数に応じて学習するように構成されている。以下の説明では、インプットシャフト１０の回転数を予め定められた所定の回転数毎に区分して、その区分された回転数の領域毎にプレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが係合し始める際の第１ピストン４２の位置（以下、係合開始位置と記す。）を学習する例を示す。

図１は、その制御の一例を説明するためのフローチャートであり、予め定められた所定時間毎に繰り返し実行される。図１に示すフローチャートでは、まず、切り離しＥＶ走行モード中であり、かつ係合開始位置の学習を行う前提条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ１）。具体的には、電子制御装置４９から第１モータ・ジェネレータ２を駆動させる信号が出力されておらず、かつクラッチＫ0 を解放させる信号が出力されているか否かを判断することにより、切り離しＥＶ走行モード中か否かを判断する。また、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が「０」であり、かつセンサ４８により検出された信号がクラッチＫ0 を解放している際に出力される信号になっているか否かを判断することにより、係合開始位置の学習を行う前提条件が成立しているか否かを判断する。なお、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が「０」であり、センサ４８により検出された信号がクラッチＫ0 を解放している際に出力される信号になっていることを、係合開始位置の学習を行う前提条件としているのは、後述するように第１ピストン４２の位置を徐々に変化させて第１モータ・ジェネレータ２の位相がずれたことを条件に、係合開始位置を学習するためである。

ＨＶ走行モードや通常ＥＶ走行モードが設定され、または係合開始位置の学習制御を行う前提条件が成立しておらず、ステップＳ１で否定的に判断された場合は、そのままこの制御を一旦終了する。それとは反対に、切り離しＥＶ走行モードであり、かつ係合開始位置の学習を行う前提条件が成立していることにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ついで、インプットシャフト１０の回転数が、未だ係合開始位置を学習していない回転数の領域であるか否かを判断する（ステップＳ２）。図２は、インプットシャフト１０の回転数毎に区分した表を示している。なお、図２に示す例では、インプットシャフト１０の回転数が、０から１０００rpm の第１領域、１０００から１５００rpm の第２領域、１５００から２０００rpm の第３領域に区分しているが、個体差や仕様に応じてこの区分の間隔を変更してもよい。そして、図２に示す領域のうち、例えば、第３領域における係合開始位置のみを学習しておらず、かつインプットシャフト１０の回転数が、１５００から２０００rpm である場合には、ステップＳ２で肯定的に判断される。そのようにステップＳ２で肯定的に判断された場合には、その領域での係合開始位置の学習制御を実行して（ステップＳ３）、この制御を一旦終了する。

それとは反対に、インプットシャフト１０の回転数が、１５００rpm 以下であってステップＳ２で否定的に判断された場合には、そのインプットシャフト１０の回転数における上記領域での係合開始位置の学習制御が前回実行されてから予め定めた所定期間が経過したか否かを判断する（ステップＳ４）。クラッチディスク３３は、トーショナルダンパ３２を介してインプットシャフト１０に連結されているので、そのトーショナルダンパ３２の特性や摺動抵抗などが経時劣化により変化すると、インプットシャフト１０の回転数に対するクラッチディスク３３の面振れ量が変化する可能性がある。また、クラッチディスク３３とプレッシャープレート３１またはフライホイール３０との摩擦によりいずれかの部材が摩耗した場合にも、インプットシャフト１０の回転数に対するクラッチディスク３３の面振れ量が変化する可能性がある。そのため、ステップＳ４では、経時変化などにより係合開始位置が変化している可能性がある場合に、再度、係合開始位置を学習させるために設けられている。なお、ステップＳ４における所定期間は、係合開始位置の学習制御が前回実行されてから経過した時間、走行距離、係合および解放の回数などに基づいて設計上、またはシミュレーションにより予め定められたものである。

係合開始位置の学習制御が前回実行されてから予め定められた所定期間が経過しておらず、ステップＳ４で否定的に判断された場合には、そのままこの制御を一旦終了する。それとは反対に、係合開始位置の学習制御が前回実行されてから予め定められた所定期間が経過しており、ステップＳ４で肯定的に判断された場合には、再度、係合開始位置の学習制御を実行して（ステップＳ３）、この制御を一旦終了する。

ここで、係合開始位置の学習制御の一例について説明する。図３は、その学習制御の一例を説明するためのフローチャートである。図３に示す学習制御は、まず、プレッシャープレート３１がクラッチディスク３３に接近するように、モータ４１が制御可能な範囲で第１ピストン４２を極微少量Δx 、移動させる（ステップＳ３１）。ついで、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが接触したか否かを判断するために、第１モータ・ジェネレータ２の位相が変化したか否かを判断する（ステップＳ３２）。具体的には、第１モータ・ジェネレータ２に付設されたレゾルバ２４により検出される位相が変化したか否かを判断する。これは、切り離しＥＶ走行モード時には、第１モータ・ジェネレータ２が停止させられているので、クラッチＫ0 がトルクを伝達し始めると、サンギヤ６が反力として機能して第１モータ・ジェネレータ２を回転させるようにトルクが作用して第１モータ・ジェネレータ２におけるロータの位相が変化するためである。なお、サンギヤ６が反力として機能するのは、通常ＥＶ走行モード時と同様にエンジン１の慣性トルクが第１モータ・ジェネレータ２の慣性トルクよりも大きいためである。そして、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが接触し始めた時点では、クラッチＫ0 の伝達トルク容量が小さいので、第１モータ・ジェネレータ２には、コギングトルクの最大値よりも小さなトルクが伝達される。したがって、第１モータ・ジェネレータ２は、ロータの位相がずれるのみであって回転はしない。

レゾルバ２４により検出される位相が変化しておらず、ステップＳ３２で否定的に判断された場合には、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが未だ接触していないので、ステップＳ２１に戻り、再度、第１ピストン４２を微少量Δx 移動させる。そのように第１ピストン４２を徐々に移動させることにより、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが接触し始めると、第１モータ・ジェネレータ２におけるロータの位相が変化してステップＳ３２で肯定的に判断される。そのようにステップＳ３２で肯定的に判断されると、その第１ピストン４２の位置を学習点１として電子制御装置４９に一時的に記憶させる（ステップＳ３３）。

ステップＳ３３の後に、さらに、プレッシャープレート３１がクラッチディスク３３を挟み付けるように第１ピストン４２を微少量Δx 移動させ（ステップＳ３４）、予め定められた所定位置まで第１ピストン４２が移動したか否かが判断される（ステップＳ３５）。このステップＳ３５における所定位置は、第１モータ・ジェネレータ２のコギングトルクの最大値よりも小さいトルクが、第１モータ・ジェネレータ２に伝達される範囲で定められた位置であり、かつクラッチディスク３３やプレッシャープレート３１などが摩耗したとしても、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが接触するように予め定められた位置である。

第１ピストン４２が、所定位置まで移動しておらず、ステップＳ３５で否定的に判断された場合には、第１ピストン４２の位置が、所定位置に移動するまで繰り返し、ステップＳ３４を実行する。それとは反対に第１ピストン４２が所定位置まで移動したことによりステップＳ３５で肯定的に判断された場合には、プレッシャープレート３１がクラッチディスク３３から離隔するように第１ピストン４２を微少量Δx移動させ（ステップＳ３６）、レゾルバ２４により検出される位相が、変化しないか否かが判断される（ステップＳ３７）。上記ステップＳ３２とは反対に、プレッシャープレート３１がクラッチディスク３３から離れれば、第１モータ・ジェネレータ２は、コギングトルクにより所定の位置で停止する。したがって、ステップＳ３７は、プレッシャープレート３１がクラッチディスク３３から離隔したか否かを判断している。

レゾルバ２４により検出される位相が変化しており、ステップＳ３７で否定的に判断された場合には、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが未だ接触していることを意味するので、レゾルバ２４により検出される位相が変化している間は、継続してステップＳ３６が実行される。それとは反対に、レゾルバ２４により検出される位相が変化せず、ステップＳ３７で肯定的に判断された場合には、その第１ピストン４２の位置を学習点２として電子制御装置４９に一時的に記憶させる（ステップＳ３８）。そして、ステップＳ３３で記憶された学習点１から第１ピストン４２を移動させる微少量Δx を減算した値と、ステップＳ３８で記憶された学習点２に第１ピストン４２を移動させる微少量Δx を加算した値との平均値を係合開始位置として学習して（ステップＳ３９）、この制御を一旦終了する。

つぎに、学習制御を実行した際における第１ピストン４２の移動量およびレゾルバ２４により検出される位相の変化を、図４に示すタイムチャートを参照して説明する。なお、図４には、インプットシャフト１０の回転数（Input 回転数）が１０００rpm のときにおけるレゾルバ２４に検出される位相の変化を実線で示し、インプットシャフト１０の回転数が２０００rpm のときにおけるレゾルバ２４に検出される位相の変化を一点鎖線で模式的に示している。図４に示す例では、まず、クラッチＫ0 が解放している状態を示している。そのようにクラッチＫ0 が解放されている際に、第１ピストン４２が微少量Δx ずつ移動させられて、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが接近する。そして、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが接触すると、レゾルバ２４により検出される位相が、インプットシャフト１０の回転数が１０００rpm の場合には、ｔ１時点で変化する。このｔ１時点における第１ピストン４２の位置が、学習点１として電子制御装置４９に記憶される。さらに、第１ピストン４２が移動させられると、第１モータ・ジェネレータ２に伝達されるトルクが大きくなる。そのため、第１モータ・ジェネレータ２におけるロータの位相が変化するので、レゾルバ２４により検出される位相が変化する。なお、クラッチＫ0 の伝達トルク容量が増大したとしても、第１モータ・ジェネレータ２が回転しない範囲、すなわち第１モータ・ジェネレータ２に作用するトルクが第１モータ・ジェネレータ２のコギングトルクよりも小さくなるように、第１ピストン４２を移動させているので、第１ピストン４２の移動量に応じてレゾルバ２４により検出される位相が変化するが、第１モータ・ジェネレータ２におけるロータは、第１モータ・ジェネレータ２に作用するトルクとコギングトルクとが釣り合う位置で停止する。

第１ピストン４２が所定位置まで移動させられた後に、プレッシャープレート３１がクラッチディスク３３から離隔するように所定量ずつ第１ピストン４２が移動させられる。そのように第１ピストン４２が移動させられて、プレッシャプレート３１がクラッチディスク３３から離れると、レゾルバ２４により検出される位相が、インプットシャフト１０の回転数が１０００rpm の場合には、ｔ２時点で変化しなくなる。このｔ２時点における第１ピストン４２の位置が、学習点２として電子制御装置４９に記憶される。そして、ｔ１時点およびｔ２時点における第１ピストン４２の位置に基づいて係合開始位置が学習される。

なお、上述したようにインプットシャフト１０の回転数に応じてクラッチディスク３３の面振れ量が変化する。したがって、インプットシャフト１０の回転数が大きいと、図４に示すように、レゾルバ２４により検出される位相が変化し始める位置が、インプットシャフト１０の回転数が小さい場合よりも早くなり、かつレゾルバ２４により検出される位相が変化しなくなる位置が、インプットシャフト１０の回転数が小さい場合よりも遅くなる。

したがって、インプットシャフト１０の回転数が大きいほど、プレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが早く接触し始めるので、図２に示すように第１領域から第３領域に向かうにつれて、係合開始位置と学習される第１ピストン４２の移動量とが少なくなる。なお、図２における第１ピストン４２の移動量は、第１ピストン４２が第１シリンダ４３の開口部側に最も移動した位置、すなわち、プレッシャープレート３１がクラッチディスク３３を完全に押圧する際における第１ピストン４２の位置を「０」として記載している。

上述したようにインプットシャフト１０の回転数に応じてプレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが係合し始める際における第１ピストン４２の位置を学習することにより、切り離しＥＶ走行モード時におけるプレッシャープレート３１の待機位置が、クラッチディスク３３から過剰に離れることを抑制することができ、クラッチＫ0 を係合させる際における応答性を向上させることができる。また、クラッチディスク３３が面振れすることによりプレッシャープレート３１とクラッチディスク３３とが意図せずに接触して、トルクが伝達されることを抑制することができる。さらに、プレッシャープレート３１やクラッチディスク３３などが摩耗したこと、または経時劣化によりクラッチディスク３３の面振れ量が変化しても、上述したように一旦学習制御を行った後に所定期間が経過した際に、再度、係合開始位置を学習することにより、それらの変化による係合開始位置の変化を学習することができる。その結果、経時変化に伴って、クラッチＫ0 を係合させる際における応答性が低下することや、意図せずにトルクが伝達されることを抑制することができる。また、インプットシャフト１０の回転数を上述したように領域に区分して、その区分された領域毎に第１ピストン４２の位置を学習することにより、学習制御が煩雑となることを抑制することや、第１ピストン４２が頻繁に駆動させられることを抑制することができる。

なお、上述した学習制御では、学習点１と学習点２とを検出して係合開始位置を学習するように構成されているが、いずれか一方の学習点を係合開始位置としてもよい。また、この発明に係る制御装置は、要は、クラッチＫ0 のいずれか一方の係合要素の回転数に応じて係合開始位置を学習するように構成されていればよいので、図３に示す学習制御に限定されない。また、インプットシャフト１０の回転数を所定の回転数毎に区分した領域に基づいて係合開始位置を学習するように構成された例に限定されず、例えば、異なる回転数毎に係合開始位置を複数学習し、それら回転数毎に学習された係合開始位置と回転数とに基づいて近似曲線を形成して、連続的にクラッチディスク３３の位置を変化させるように構成されていてもよい。さらに、上述した例では、第１ピストン４２の位置を検出することにより係合開始位置を学習するように構成されていたが、要は、クラッチディスク３３の位置を検出することができればよく、したがって、モータ４１の回転角度やクラッチディスク３３の移動量を検出するセンサを設け、そのセンサにより検出される信号に応じて係合開始位置を学習するように構成されていてもよい。

また、図５に示す車両に限定されず、例えば、図８に示すように第２モータ・ジェネレータ２を、インプットシャフト１０と平行に配置した構成であってもよい。なお、図８に示す例では、第２モータ・ジェネレータ２の出力軸２７にリダクションギヤ５０が連結され、そのリダクションギヤ５０がカウンタドリブンギヤ１３に噛み合っており、他の構成は、図５に示す例と同様である。さらに、クラッチＫ0 の位置は、エンジン１の出力軸４とインプットシャフト１０とのトルクの伝達を遮断するものに限らず、第１モータ・ジェネレータ２とサンギヤ６とのトルクの伝達を遮断するものや、リングギヤ９と出力ギヤ１１とのトルクの伝達を遮断するものであってもよい。

３１…プレッシャープレート、 ３３…クラッチディスク、 ４１…モータ、 ４２，４６…ピストン、 ４８…センサ、 Ｋ0 …クラッチ。

Claims (2)

1. 軸線方向に移動することができる第１係合要素を、該第１係合要素と軸線方向に対向しかつ前記第１係合要素と相対回転可能に配置された第２係合要素に接触させることにより、前記各係合要素をトルク伝達可能に連結するように構成されたクラッチの制御装置において、
   前記第１係合要素と前記第２係合要素とが接触し始める際の第１係合要素の係合開始位置を、前記各係合要素におけるいずれか一方の係合要素の回転数に応じて学習する学習手段を備え、
   前記学習手段は、前記一方の係合要素の回転数を所定の回転数の幅の領域に区分し、該区分された領域毎に前記第１係合要素の係合開始位置を学習するように構成されていることを特徴とするクラッチの制御装置。
2. 前記学習手段は、該学習手段により前記第１係合要素の係合開始位置を学習してから、予め定められた所定の期間が経過した後に、再度、前記第１係合要素の係合開始位置を学習するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチの制御装置。

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